三维扫描仪数据处理

2021-02-01

三维扫描仪数据处理。

一个完整的点云数据处理过程包括点云数据预处理、实体模型建立和结果输出等步骤。

扫描点的“点云”成果是包含点的三维坐标和颜色属性的点集合,而建筑测绘所需的成果是由“线”、“面”构成的二维线图。怎样把三维点云转换为二维线图,是点云处理和应用的关键。将三维点云转化为二维点云有以下几种方式:首先,直接量测点云模型上建筑物的相关数据,按照传统的古建筑测绘方法绘制成图形;其次,将点云截取部分构成点云“切片”,然后将“切片”导入相关软件进行拟合,形成二维点云图形;第三,对建筑物的某一面进行相对于该面的正射投影“点云”绘制,将与正射投影图匹配的照片颜色信息导入其它处理软件后,再进行“描摹”成二维点云。此外,对于建筑物群,还需要制作连续正射影像图,对于特殊形态的建筑物,还需要绘制等值线图。

一般情况下,三维扫描仪在一个方向上扫描一次就能得到扫描目标的完整点云数据是很困难的,反映一个扫描实体的信息通常需要几次扫描才能完成,但是每一个扫描图像都是一个局部坐标系,它将三维扫描仪的位置定位在零点,也就是每一次扫描点云数据的坐标系都是独立的,没有关联的。但是事实上,每一张点云阵数据都是扫描场景的一部分,那么就有必要把这些点云阵数据转换成相同的坐标系,这样得到的点云数据就可以进行拼接匹配。

点云数据的拼接或三维数据的处理软件操作,必然要进行一系列的三维变换,如平移、旋转、缩放等。将扫描结果用图像表示出来,并观察点云的任意角度部分,其本质就是对三维图形进行变换和处理。一般情况下,实现两幅扫描图像的拼接的先决条件是,在两幅扫描图像中应存在重合部分,即前后两次扫描时应对目标物体进行部分扫描,所述重合部分大致应占图像的20~30%,若重合部分比例过小,将难以保证拼接的精度,重合部分过大,将增加扫描次数和拼接工作量。

三维扫描仪点云数据的预处理,通常需要对所获得的原始数据进行再加工,检查数据的完整性和一致性,进行数据格式规范化,进行点云过滤等操作。因为现场使用的三维扫描仪工作环境复杂,特别是在施工现场,由于施工机械的移动、人员移动、树木、建筑物的遮挡、施工浮尘以及扫描物体本身反射特性的不均匀性等因素的影响,导致扫描得到的点云数据出现不稳定点和噪音点,

在扫描结果中,这些点的存在是不期望的,在后期处理中,这些点云数据将被删除,这一过程叫做点云过滤,点云过滤是数据预处理的一个重要过程,它对结果有很大影响。

一般情况下,如果理想的同名点重合操作,只需点云搜索的计算工作就能完成点云数据的精确拼接,否则就需要进行大量的计算工作,同时,叠加计算次数也取决于设定的误差参考值。并可根据使用数据的需要,对拼接后的数据进行多层数据合并,点云数据去噪,删减,降低点云密度等操作。

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